Страница 78 из 92
Информация, команда, исполнение
Непременное условие автоматизации - установление четкой системы связей между отдельными элементами автоматической системы с тем, чтобы каждое звено ее быстро и безотказно реагировало на те или иные изменения условий, в которых протекает процесс. Возьмем самый простой пример: в электрической печи закаливают детали. На приводимых трех схемах показано, как это осуществляется.
В первом случае за ходом процесса наблюдает рабочий. Он обязан поддерживать температуру, необходимую для успешного хода закалки. Для измерения температуры в печи поставлена термопара (прибор для измерения высоких температур). Показания термопары передаются стрелкой прибора. Рабочий-термист, обслуживающий печь, следит за движением стрелки. В зависимости от того, в какую сторону температура отклонилась от заданной - упала она или поднялась, - человек перемещает в ту или другую сторону движок реостата, то есть подает в печь больше или меньше электроэнергии.
Роль рабочего-термиста, как видим, здесь весьма несложная. Так нельзя ли передать его функции какому-нибудь механизму?
Посмотрите на средний рисунок. На этой схеме реостат соединен с термопарой при помощи привода (это может быть простейший двигатель). Можно быть уверенным, что система будет действовать вернее и точнее. Ведь человек может отвлечься, он может на некоторое время отлучиться или просто не заметить отклонения температуры. Привод немедленно среагирует на самые малейшие отклонения.
Это простейший вид автоматического регулирования. Такой привод называют сервоприводом или сервомотором. Если первоначальный толчок, который дает термопара, недостаточен, чтобы произвести необходимое переключение, то его можно пропорционально усилить.
Перед нами, таким образом, определенная система. Она в какой-то мере напоминает нервную систему человека. В этой системе есть «вход» и «выход», прямая и обратная связи. Прямая связь - сила тока влияет на температуру; обратная связь - температура регулирует силу тока.
Коренным образом изменилась роль измерительного прибора - термопары. При ручном регулировании она служила только для регистрации температуры; при автоматическом регулировании термопара не только регистрирует температуру металла в печи, но и отдает команду реостату.
Но ведь в нашей печи кольцо должно нагреваться постепенно и также постепенно надо снижать температуру.
Можно ли и эту работу возложить на автомат?
Посмотрим на схему, изображенную на нижнем рисунке. Чем пополнилась наша автоматическая схема? Программным устройством. Прибор, регулирующий питание печи энергией (потенциометр), будет передвигаться сначала в одну сторону (температура поднимается), затем в другую (температура снижается).
Если над этой системой подумать, то легко увидеть, какое здесь осуществлено «разделение труда». Термопара воспринимает информацию о положении в печи - не слишком ли в ней высокая или, наоборот, низкая температура: привод дает соответственную команду, а роль исполнителя лежит на реостате.
Связь установлена - действие обеспечено. Так в принципе устроена простейшая автоматическая система.